Bài giảng điện tử ứng dụng

[r]

TR ƯỜ NG Đ I H C BÁCH KHOA Ạ Ọ

KHOA ĐI N Ệ

B MÔN: T Đ NG HÓA Ộ Ự Ộ

B MÔN: T Đ NG HÓA Ộ Ự Ộ

BÀI GI NG Ả

i n t   ng d ng

Trong kĩ thu t đi u khi n công nghi p ậ ề ể ệ

và t đ ng hóa ự ộ

và t đ ng hóa ự ộ

nguyenhoangbak

Vùng d n ẫ

Ch ươ ng 1: D ng c bán d n ụ ụ ẫ

$1: Khái ni m ch t bán d n ệ ấ ẫ

• M c ch t còn g i là m c hoá tr : năng l ứ ặ ọ ứ ị ượ ng Eo

• M c t do còn g i là m c d n: năng l ứ ự ọ ứ ẫ ượ ng Ed

• Năng l ượ ng kích thích t i thi u: ố ể ∆ Ed=Ed – Eo

M c ứ

t do ự

∆ Ed

Ed

Eo

∆ Ed

Vùng hoá trị

Khái ni m ch t bán d n ệ ấ ẫ

• Đ tinh khi t c a ch t bán d n r t cao 1e+2 -:- ộ ế ủ ấ ẫ ấ

1e+4 nguyên t trong m t centimet kh i Si ho c ử ộ ố ặ

Ge (l u ý là có kho ng 10ư ả 23 nguyên t ử Si/centimet kh iố

Vùng hoá trị

Vùng d nẫ

Vùng hoá trị

∆E l nớ

E

Cách đi nệ

Vùng d nẫ

Vùng hoá trị

∆E nhỏ

E

Bán d n đi nẫ ệ

Vùng d nẫ

E

D n đi nẫ ệ

Vùng chung

• Đ i v i các đi n t l p bên trong, nhi u lo n do các ố ớ ệ ử ớ ễ ạ nguyên t láng gi ng gây ra y u nên chúng liên k t m nh ử ề ế ế ạ

v i h t nhân ớ ạ

• Các đi n t l p ngoài ch u nh h ệ ử ớ ị ả ưở ng l n c a các đi n t ớ ủ ệ ử láng gi ng nên s tách m c năng l ề ự ứ ượ ng x y ra trên m t ả ộ vùng r ng, gây nên hi n t ộ ệ ượ ng ch ng ph các m c năng ồ ủ ứ

l ượ ng lên nhau.

• V i Si, l p ngoài cùng đ ớ ớ ượ ạ c t o thành b i 2 đi n t p và ở ệ ử

2 đi n t s Khi tinh th đ ệ ử ể ượ ạ c t o thành thì các vùng do các m c 3p và 3s tách ra ch ng ph lên nhau, hai đi n t ứ ồ ủ ệ ử 3s và hai đi n t 3p t o nên m t vùng đ y g i là vùng hóa ệ ử ạ ộ ầ ọ

tr , b n v trí còn l i trên m c 3p nhóm thành m t vùng ị ố ị ạ ứ ộ

ch a bi t g i là vùng d n ư ế ọ ẫ

Chương 1: D ng c bán d nụ ụ ẫ

Liên k t m ng Si ế ạ

• Liên k t c ng hoá tr đ ế ộ ị ượ ử ụ c s d ng trong m ng ạ

• N u có kích thích năng l ế ượ ng s t o ra m t ion d ẽ ạ ộ ươ ng và

m t đi n t t do ộ ệ ử ự

• S l ố ượ ng đi n tích r t ít nên không ng d ng đ ệ ấ ứ ụ ượ c

Chương 1: D ng c bán d nụ ụ ẫ

Chương 1: D ng c bán d nụ ụ ẫ

Đi n t phân b theo th ng kê Fermi-Dirac v i xác su t chi m ệ ử ố ố ớ ấ ế

m c năng l ứ ượ ng:

Trong đó:

K = 8,63.10 -5 eV/K là h ng s Boltzman ằ ố

T: nhi t đ tuy t đ i ệ ộ ệ ố

E F là m c năng l ứ ượ ng Fermi đ ượ c xác đ nh t bi u th c: ị ừ ể ứ











 − +

=

KT

E E E

f

F

exp 1

1 )

(

∫∞

=

0 2 N ( E ) f ( E ) d ( E )

n

n là n ng đ đi n t , ồ ộ ệ ử

Chương 1: D ng c bán d nụ ụ ẫ

Bán d n pha t p ch t hoá tr 3 - lo i p (plus) ẫ ạ ấ ị ạ

• Pha t p ch t hoá tr 3 (Al, B) đ tăng kh năng thu hút đi n t , ta có ạ ấ ị ể ả ệ ử

lo i d n đi n b ng l tr ng.ạ ẫ ệ ằ ỗ ố

Bán d n pha t p ch t hoá tr 5 - lo i n (negative) ẫ ạ ấ ị ạ

• Pha t p ch t hoá tr 5 (P) s t o 1 đi n t d khi liên k t c ng hoá ạ ấ ị ẽ ạ ệ ử ư ế ộ

tr nên đi n t này s d t do và chuy n đ ng trong đi n trị ệ ử ẽ ễ ự ể ộ ệ ường

t o nên dòng đi n t , lo i n đạ ệ ử ạ ược g i là bán d n d n đi n b ng ọ ẫ ẫ ệ ằ

đi n t ệ ử

Chương 1: D ng c bán d nụ ụ ẫ

Chương 1: D ng c bán d nụ ụ ẫ

$2 Ti p giáp p-n và đ c tính V-A ế ặ

• Phân b h t d n, đi n trố ạ ẫ ệ ường n i t i và đi n th ti p xúc trong hai ộ ạ ệ ế ế

mi n bán d n p-nề ẫ

E 0

E 0

U 0

x

x

Chương 1: D ng c bán d nụ ụ ẫ

Chương 1: D ng c bán d nụ ụ ẫ

Ti p giáp p-n phân c c ng ế ự ượ c

• Khi phân c c ngự ược, mi n cách đi n đề ệ ược m r ng ra do đi n ở ộ ệ

trường ngoài cùng chi u Eề 0, có tác d ng kéo các h t d n v hai phía ụ ạ ẫ ề

c a l p bán d n, mi n gi a ch còn các nguyên t trung hoà tr , ủ ớ ẫ ề ữ ỉ ử ơ

đi n tr cách đi n đệ ở ệ ược coi nh vô cùngư

• Th c t do kích thích c a nhi t đ , nên m t s nguyên t s t o ự ế ủ ệ ộ ộ ố ử ẽ ạ

thành c p ion p và đi n t , s gây m t dòng rò nhi t ch y ngặ ệ ử ẽ ộ ệ ả ượ ỡc c vài ch c nA(nanoAmpe= 10ụ -9A)

E 0

E n

U n

Vùng nghèo

Chương 1: D ng c bán d nụ ụ ẫ